This paper reports the results of an experimental examination using X-rays to test annealing materials for lapped bearing steel (STB2), to confirm the validity of the weighted averaging analysis method. The distribution behavior for the sin diagram and the presence or absence of differences in the peak method, half-value breadth method, and centroid method were investigated. When lapping the annealed bearing steel (STB2) material, a residual stress state with a non-directional steep gradient appeared in the surface layer, and it was found that the weighted averaging analysis method was effective. If there is a steep stress gradient, the sin diagram is curved and the diffraction intensity distribution curve becomes asymmetric, resulting in a difference between the peak method, half-value breadth method, and centroid method. This phenomenon was evident when the stress gradient was more than 2~3 kg/mm2/μm. In this case, if the position of the diffraction line is determined using the centroid method and the weighted averaging analysis method is applied, the stress value on the surface and the stress gradient under the surface can be obtained more accurately. When the stress gradient becomes a problem, since the curvature of the sin diagram appears clearly in the region of sin > 0.5, it is necessary to increase the inclination angle  as much as possible. In the case of a lapping layer, a more accurate value can be obtained by considering  in the weighted averaging analysis method. In an isotropic biaxial residual stress state, the presence or absence of  can be determined as the presence or absence of strain for sin≈0.4.

The most comprehensive and particularly reliable method for non-destructively measuring the residual stress of the surface layer of metals is the sin method. When X-rays were used the relationship of sin measured on the surface layer of the processing metal did not show linearity when the sin method was used. In this case, since the effective penetration depth changes according to the changing direction of the incident X-ray,  becomes a sin function. Since  cannot be used as a constant, the relationship in sin cannot be linear. Therefore, in this paper, the orthogonal function method according to Warren’s diffraction theory and the basic profile of normal distribution were synthesized, and the X-ray diffraction profile was calculated and reviewed when there was a linear strain (stress) gradient on the surface. When there is a strain gradient, the X-ray diffraction profile becomes asymmetric, and as a result, the peak position, the position of half-maximum, and the centroid position show different values. The difference between the peak position and the centroid position appeared more clearly as the strain (stress) gradient became larger, and the basic profile width was smaller. The weighted average strain enables stress analysis when there is a strain (stress) gradient, based on the strain value corresponding to the centroid position of the diffracted X-rays. At the 1/5 max height of X-ray diffraction, the position where the diffracted X-ray is divided into two by drawing a straight line parallel to the background, corresponds approximately to the centroid position.

Aluminum nitride having a dense hexagonal structure is used as a high-temperature material because of its excellent heat resistance and high mechanical strength; its excellent piezoelectric properties are also attracting attention. The structure and residual stress of AlN thin films formed on glass substrate using TFT sputtering system are examined by XRD. The deposition conditions are nitrogen gas pressures of 1 × 102, 6 × 103, and 3 × 103, substrate temperature of 523 K, and sputtering time of 120 min. The structure of the AlN thin film is columnar, having a c-axis, i.e., a <00·1> orientation, which is the normal direction of the glass substrate. An X-ray stress measurement method for crystalline thin films with orientation properties such as columnar structure is proposed and applied to the residual stress measurement of AlN thin films with orientation <00·1>. Strength of diffraction lines other than 00·2 diffraction is very weak. As a result of stress measurement using AlN powder sample as a comparative standard sample, tensile residual stress is obtained when the nitrogen gas pressure is low, but the gas pressure increases as the residual stress is shifts toward compression. At low gas pressure, the unit cell expands due to the incorporation of excess nitrogen atoms.

In general, it is required mechanical properties and strength tests to use the material in engineering applications. The material fringe values of photoelastic materials vary with the supplier, the batch of resin, temperature and age, it is necessary to calibrate each of sheet of photoelastic material at the time of the test. In this paper, we perform tensile tests and calibrations tests for photoelastic stress fringe constant in order to obtain the mechanical properties of materials and photoelastic material fringe constants of PMMA and PSM-1. From this tests, the tensile strength of PMMA and PSM-1 were 100.5 MPa and 71.5 MPa, respectively. Also, the measured material stress fringe constants of PMMA and PSM-1 were 13.33 N/mm and 6.91 N/mm, respectively.

In a photoelastic experiment, it is necessary to know the material stress fringe constant of the photoelastic specimen to determine the stresses from the measured isochromatic fringe orders. This type of compensator was proposed by the previous researchers. The recent image processing development of the stress pattern provide a means for making convenient compensator. The material stress fringe constant is determined using the distributions of isochromatic fringes in the wedge shaped plate under tensile load. The stress fringe constant measured with this method is applied to obtain the stress distribution along the central line on the tapered shank of the wedge-shaped plate. Photoelastic results using the measured material fringe constant are compared with FEM analysis. Two results are comparable, so it can be seen for the measured material fringe constant to be valid.

Many polymers exhibits sufficient birefringence to be used as photoelastic specimen material. Common polymers as polymethylmethacrylate (PMMA) are often used as photoelastic specimen. In a photoelastic experiment, it is necessary to know the material fringe constant of the photoelastic specimen to determine the stresses from the measured isochromatic fringe orders. The material stress fringe constant is determined using the simple tension specimen. The stress fringe constant measured with this method is applied to obtain the stress distribution in a tensile plate with a circular hole. Photoelastic results using the measured material fringe constant are compared with FEM analysis. Two results are comparable, so it can be seen for the measured material fringe constant to be valid.

콘크리트의 워커빌리티 및 채움성은 구조물의 시공품질과 내구성에 직접적인 영향을 미치는 인자로서, 항복응력과 같은 유변상수에 의해 정량화할 수 있다. 또한, 콘크리트의 유변물성은 모르타르의 유변물성과 굵은 골재의 크기, 형상 및 부피분율을 고려하여 예측할 수 있다. 본 연구는 현장에서 사용가능한 플로우 시험을 통해 모르타르의 항복응력을 정량적으로 예측할 수 있는 모델식을 제안하고자 한다. 모르타르 배합에 대한 플로 테이블 시험과 상용 레오미터를 이용한 점도곡선 측정을 진행하였으며, 레올로지 모델을 이용한 점도곡선 정량화를 통해 항복응력을 수치화하였다. 최종적으로, 멱함수로 표현되는 항복응력과 플로 테이블 시험 결과간의 상관관계식을 수치해석 결과와 함께 제시하였다.

이 논문에서는 초기 지중응력(initial ground stress)으로 인한 수직터널의 균열 발생여부를 확인하기 위해 수압파쇄시험을 실시하였다. 수압파쇄시험 결과 터널 내 발생된 균열은 초기 지중응력과의 직접적인 연관성이 낮음을 확인하였다.

본 논문에서는 압분광법을 기반으로 강재에 작용하는 응력을 비파괴/비접촉식으로 측정할 수 있는 새로운 방법은 제안하고, 이에 대한 가능성을 실험적으로 검증하였다. 분광법은 일반적으로 대상물의 화학적 성분을 분석하는데 주로 사용되며, 토목분야에서는 강재의 부식을 판단하는데 일부 사용되고 있다. 압분광법은 대상물이 하중을 받을 때 측정된 스펙트럼이 하중이 없는 상태에서 측정된 스펙트럼으로부터 이동(Shift)되는 현상인, 압분광현상을 기반으로 응력을 측정하는 방법이다. 여기서, 응력-스펙트럼 이동 관계를 선형으로 가정하였을 때, 압분광 계수를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재상태의 응력을 측정할 수 있다. 해당 기술은 레이저를 기반으로한 비접촉식 응력측정 기술로써, 최근에 철도 구조물에 대한 응력 측정을 시작으로 다양한 토목구조물의 응력측정에 대한 적용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 압분광법 기술을 이용하여 강구조물의 응력을 측정할 수 있도록, 용사코팅을 이용하여 알루미나를 구조용 강재표면에 도포하고, 일축압축 하중시험을 수행하여 각 하중단계에서의 스펙트럼 이동(Shift)값을 확인하였다. 이를 통하여, 각 하중값과 스펙트럼 이동값이 선형관계임을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 선형적인 관계로 부터, 1차 선형식의 상수값인 압분광 계수를 도출하고, 이를 통하여 강재에 작용하는 응력을 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

매스콘크리트 균열 예측은 대부분 수치해석을 이용한 구조물 해석을 이용하여 예측된다. 그러나, 구조물 예측 결과는 예측에 사용되는 콘크리트 특성값(탄성계수, 자기수축, 크리프, 열팽창계수 등)에 크게 영향을 받기 때문에, 정확한 구조물 해석을 위해서는 콘크리트 특성에 대한 평가가 선행되어야 한다. 특히, 재령 초기에 빈번히 균열이 발생하는 매스콘크리트 구조물의 경우, 콘크리트 특성값은 온도, 습도와 같은 양생조건에 큰 영향을 받기 때문에 양생 조건을 고려한 콘크리트 특성 예측이 필요하다. 그러나, 건설 현장에서는 간단한 몇가지 실험 또는 모델식을 이용하여 콘크리트 특성을 평가하고 있으며, 이로 인하여 구조물 해석 결과의 정확성이 매우 낮다. 이 논문에서는 정확한 매스콘크리트 구조물 해석을 위하여, 콘크리트 배합 및 양생 조건을 고려한 초기재령 콘크리트 특성 예측 기법을 제안하였다. 이 기법에서 콘크리트 특성은 온도응력 실험 결과와 해석 결과를 비교하여 예측 된다. 온도응력 실험은 다양한 구속 조건 및 콘크리트 양생 조건을 모사할 수 있는 온도응력 측정 장치를 활용하였으며, 수화열 해석은 KAIST 콘크리트 연구실에서 개발된 CONSA/HS를 보완하여 사용하였다. 콘크리트 특성의 응력 민감도 분석 결과를 기반으로 평가할 콘크리트 특성을 결정하였으 며, 콘크리트 응력 해석 결과에 큰 영향을 미치는 열팽창계수, 탄성계수, 자기수축 및 크리프를 평가하 였다. 또한 예측된 콘크리트 특성은 다양한 콘크리트 특성 실험 결과 및 매스콘크리트 실험 결과와 비교하여, 예측된 콘크리트 특성의 정확성 뿐 아니라, 예측된 콘크리트 특성을 이용한 구조물 해석 결과의 정확성까지 검증하였다.

본 논문에서는 레이저기반 응력측정을 위한 비접촉식 로드셀을 개발을 위하여, 실내실험을 통하여 기술을 검증하고, 실규모 실험을 통하여 문제점을 파악하였으며, 최종적으로 현장적용에 적합한 응력측정용 비접촉식 로드셀 프로토타입을 개발하였다. 이를 위하여, 중심공 압축 타입의 로드셀 제작에 사용되는 로드셀 몸체 표면에 용사코팅기술을 이용하여 알루미나를 도포하고, 레이저를 기반으로한 압분광법을 이용하여, 비접촉식으로 응력을 계측하였다. 이때, 인가되는 응력과 스펙트럼 이동간의 관계가 선형임을 확인하였다. 해당 기술의 현장 적용성 확인을 위하여, 실규모 프리스트레스 콘크리트 시편을 제작하고, 레이저를 조사하여 인가된 응력을 확인하는 과정에서, 반복적인 상황 하에서 레이저 조사 위치가 동일해야 함을 확인하였다. 이를 보완하기 위하여 프로브를 고정할 수 있는 케이싱이 포함된 로드셀 프로토타입을 제작하였고, 실내일축압축시험을 통하여 압축력과 스펙트럼 이동간의 선형성을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통하여 개발된 비접촉식 로드셀을 이용하여, 압축력을 효과적으로 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

This paper investigated experimentally the feasibility of estimating stress in prestressing strands using induced magnetic field by an external electromagnet and Villari effect that the permeability of ferromagnetic material varies according to its stress or strain.

Steel deck plate is a preferable structure in the long span bridge construction because of the weight decrease and the aesthetic enhancement. But its orthogonal anisotropic structure is connected with various subsidiary materials so that the fatigue transfer is complex. This study will be conducted with the a few strain gauge is installed in the weak range of hot spot stress where the actual fatigue crack is anticipated and will compare it with the fatigue crack range and the allowable fatigue stress category of the steel deck plate in home and abroad

In general, to conduct the fatigue evaluation of the steel bridge, the performance test is conducted with the strain gauge where the fatigue crack is generated, or where the geometric influences are made by the structural features. But this test does not consider the actual size of the specific structure and the length of the gauge so that it`s difficult to analyze the result, though the stress analysis is performed. Therefore, this study will be conducted with the strain gauge is installed in the weak range of hot spot stress where the actual fatigue crack is anticipated, will make the regression equation of the strain, and will compare it with the strain equation suggested from IIW .

본 연구에서는 압전 특성과 표면전위계를 이용한 응력측정 방법을 제안하였다. 다시 말하면 이 응력측정방법은 압전소자에서 발생한 전위를 표면전위계로 측정하게 하는 방법으로서, 이 표면전위는 구조물 부재의 변형률에 비례한다는 특성을 이용하여, 구조물 부재의 각 위치에서의 발생하는 응력을 변형률로부터 계산할 수 있게 된다. 또한, 구조물 부재의 응력분포를 보다 간편하게 구하기 위해서 비접촉 측정법을 이용한 응력분포 측정 Tape를 제작하였다. 특히, 이 Tape는 균열이나 홈과 같이 이상응력 발생 가능한 위치에서의 σx, σy, τxy의 응력을 측정 뿐만 아니라 국부 응력해석에 활용되었고 그 적용성을 검토하기 위해서 홈이 있는 실험편에 대해서 반복하중 시험결과와 FEM 해석의 결과와 비교 분석하였다.